JPS6097661A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS6097661A
JPS6097661A JP58204799A JP20479983A JPS6097661A JP S6097661 A JPS6097661 A JP S6097661A JP 58204799 A JP58204799 A JP 58204799A JP 20479983 A JP20479983 A JP 20479983A JP S6097661 A JPS6097661 A JP S6097661A
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conductivity type
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Nobuo Tanba
丹場 展雄
Masanori Odaka
小高 雅則
Shuichi Miyaoka
修一 宮岡
Shinji Nakajima
伸治 中島
Katsumi Ogiue
荻上 勝己
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Hitachi Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/40—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00 with at least one component covered by groups H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integration of IGFETs with BJTs
    • H10D84/401—Combinations of FETs or IGBTs with BJTs

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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] この発明は、バイポーラトランジスタと相補型のMIS
FE’Tとを同一基板上に形成する技術に関するもので
、たとえば、同一のシリコン基板上にバイポーラトラン
ジスタとCMO8素子とを形、成する上で有効な技術に
関するものである。
[背景技術] 相補型のMISFETを備えた半導体集積回路装置(以
下、ICという)は、動作時間の高速化および消費電力
の低減化という点で優れている反面、他のICを駆動す
るためのドライブ能力が低いという難点がある。
そこで、そのような1点を解決する手法として、同一基
板上に相補型のMISFETとバイポーラトランジスタ
とを混在させる方法が知られている(たとえば、特開昭
54−131887号公報参照)。この種の混在型のI
Cでは、第1の導電型の半導体基板、たとえばP型のシ
リコン基板上にエピタキシャル成長させた第2の導電型
の半導体層、たとえばN型のシリコン層中に各素子が形
成される。
ところで、前記エピタキシャル成長半導体層については
、M I S FETのドレイン容量を低減し、かつい
わゆるパンチスルーを防止するという観点から、一般に
、たとえば5〜6μm程度あるいはそれ以上に厚く形成
されていた。したがって、混在型のICにおけるバイポ
ーラトランジスタの性能、特にしゃ新局波数f□は、バ
イポーラ素子のみを形成したICに比べて低いものとな
り、動作速度が低減することを本発明者は発見した。
一方、この種のICにおいては、各素子の信頼性を向上
するため、バイポーラトランジスタを同一基板上の相補
型のMISFETから完全に電気的に分離し、かつ、ラ
ッチアップ耐圧を向上させることが必要であると考えら
れる。
[発明の目的] この発明の目的は、バイポーラトランジスタと相補型M
 I S FETを同一基板上に形成した半導体装置の
集積度を向上する技術を提供することにある。
この発明の他の目的は、バイポーラトランジスタと相補
型のMISFETとを同一基板上に有するICにおいて
、バイポーラトランジスタの遮断周波数f工を大きくし
素子の動作速度を高める技術を提供することにある。
この発明の他の目的は、同様のICにおいて、各素子間
を絶縁物分離領域で完全に分離し、ラッチアップを確実
に防止することができる技術を提供することにある。
この発明の他の目的は、同様のICにおいて、耐α線強
度を向上する技術を提供することにある。
この発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
この明細書の記述および添付図面から明らかになるであ
ろう。
[発明の概要] ここで開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単
に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、各素子を形成すべき各領域の境界部分に絶縁
物分離領域、特に、エピタキシャル成長半導体層を貫き
基板に達するような深さをもつ溝と、その溝を埋める絶
縁物とからなる分離領域を形成することにより、電気的
分離を完全にするものである。
前記溝については反応性イオンエツチングなどの異方性
のエツチングによって形成できるので、従来一般の選択
酸化技術およびPN接合分離を利用した技術に比べて集
積度の向上をより一層図ることができる。
[実施例] 図はこの発明の最も好ましい−・実施例を示す断面構造
図である。
P型のシリコン半導体基板1の一面には、N−型のエピ
タキシャル成長シリコン半導体層2(前述したとおり、
この半導体層2の厚さは通常のパイメーラ型のICにお
けるエピタキシャル層の厚さに近く、たとえば1〜2μ
m程度である)が形成されるが、その半導体層2には、
N型のウェル領域3およびP型のウェル領域4の形成に
よって不純物が導入されている。これらウェル領域3゜
4は相補型のMISFET、たとえばCMO8素子を形
成すべき部分である。N型のウェル領域3にはPチャネ
ル型のMOSFETが形成され、もう一方のP型のウェ
ル領域4にはNチャネル型のMOSFETが形成される
。また、エピタキシャル成長に先んじて、半導体基板1
の表面のうち。
バイポーラトランジスタを形成すべき部分には、予めア
ンチモン等のN型の不純物が高濃度にドープされN+型
の不純物半導体領域5が形成されている。このN+型の
不純物半導体領域5はバイポーラトランジスタのコレク
タ領域を構成するものである。
N+型の不純物半導体領域5がある部分、ならびにN型
ウェル領域3およびP型ウェル領域4の各境界部分には
それぞれ鯖縁物分離領゛域6が形成されている。絶縁物
分離領域6は、溝7とそ゛れを埋める絶縁物8とからな
り、溝7の幅はたとえば3μm程度である。また、溝7
の深さはエピタキシャル成長層2を貫き基板1に達して
おり、絶縁物分離領域6はN+型の不純物半導体領域5
(およびその上の領域)、ならびに各ウェル領域3゜4
を完全に分離している。溝7の形成については、サイド
エツチングがほとんど生じない反応性イオンエツチング
を用いるのが良い。また、絶縁物8としてはポリシリコ
ンあるいは二酸化シリコン等を用いることができ、特に
溝7の内面に熱酸化による酸化膜9aを形成することに
よって絶縁を完全にする。絶縁物8としてポリシリコン
を用いる場合、バッファ層としてシリコンナイトライド
(Si3N4)膜9bを介在させるのが良い。なお、溝
7および酸化膜9aを形成した後、化学気相成長法(C
VD法)等による絶縁物8の埋込み処理の前に、溝7の
底部にチャンネルストッパとじてP+型の領域(図示せ
ず)をイオン打込みによって形成することもできる。
以上のようにして分離された各領域には、従来と同様の
技術によって、バイポーラトランジスタ10、Pチャネ
ル型の聞08FETIIおよびNチャネル型のMISF
ET12がそれぞれ形成されている。バイポーラトラン
ジスタ10はN+型の不純物半導体領域5からなるコレ
クタ領域のは。
か、P型のベース領域13、N1型のエミッタ領域14
を含み、各領域には開口を通して図示しない各電極がオ
ーミックコンタクトされている。なおこの場合、ベース
領域13とN+型のコレクタコンタクト部分15とは前
記絶縁物分離領域6と同様の構造の分離領域60によっ
て分跡されており、コレクターベー入間の耐圧の向上が
図られている。また、エミッタ領域14の上にはポリシ
リコン層16が電極下地層として設けられ、エミッタの
シャロー化が図られている。
一方、MO8FETII、12はP1型あルイはN+型
のソースおよびドレインの各領域17゜18;19,2
0とゲート電極21.22とによってそれぞれ構成され
ている。各ゲート電極21゜22は厚さ35nm程度の
薄いゲート酸化膜(SiO2膜)23上に位置し、下層
のポリシリコン層21a、22aと上層のモリブデンシ
リサイド(MoSi2)層21b、22m)とからなる
。図示はしないが、このような各素子の表面には、リン
シリケートガラス等のパッシベーション膜が形成され、
ついでそれに所定の穴あけがなされ、アルミニウム等の
金属配線が形成されている。最後にファイナルパッシベ
ーション膜を形成し素子を完成させる。
この方法によれば、エピタキシャル成長半導体層2を薄
く形成でき、バイポーラトランジスタのf工を大きくで
き、高速化できると同時に、U溝を形成しているため素
子分離が完全となり、ラッチアップを防止できるととも
に集積度が向上する。
以上説明した実施例では、主として、パイポーラトラゾ
ジスタ10の性能向上の方に主眼をおいた例を示したが
、図中二点鎖線で示すように、N型ウェル領域3の下部
、つまり基板1とエピタキシャル層2との界面部分にN
+型の高濃度な不純物半導体領域50およびP+型の高
濃度な不純物半導体領域40を形成するようにすること
ができる。この高濃度な領域50はバイポーラトランジ
スタ部分における前記N+型の領域5と同時に、また、
領域40は領域5および50とセルファラインに形成す
れば良く、マスクを変えるだけで新たなマスクを追加す
ることなく容易に形成することができる。そうすれば、
P、N両チャネル型のMOSFETがいわゆる退化構造
を有することになり、α線耐量を増し、α線によるソフ
トエラー等を防止しICの信頼性を増すことができる。
[効果] ■バイポーラ1〜ランジスタのエピタキシャル成長半導
体層2を薄く形成できf工が高まるため高速動作が向上
する。
■各素子間を絶縁物分離領域によって完全に分離してい
るので、ラッチアップを確実に防ぐことができる。しか
もまた、絶縁物分離領域を溝埋込み構造としているので
、その部分の占有面積を低減することができ、集積度を
も大幅に向上することができる。
■N型ウェル領域の下部にN+型の高濃度な不純物半導
体領域を、また、P型ウェル領域の下部にP+型の高濃
度な不純物半導体領域を設け、いわゆる退化構造をとっ
ているので、耐α線の強度が向上し、信頼性の高いデバ
イスを得ることができる。また、同構造によってラッチ
アップも向上する。
以上この発明を実施例に基づき具体的に説明したが、こ
の発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要
旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうま
でもない。たとえば、モリブデンシリサイド21t)、
22bは他のシリサイド(白金シリサイド等)であって
も良い。
【図面の簡単な説明】
添付図面はこの発明の一実施例を示す断面構造図である
。 1・・・半導体基板、2・・・エピタキシャル成長半導
体層、3・・・N型ウェル領域、4・・・P型ウェル領
域、40・・・P+型の高濃度な不純物半導体領域、5
,50・・・N+型の高濃度な不純物半導体領域、6,
60・・・絶縁物分離領域、7・・・溝、8・・・絶縁
物、9a・・・酸化膜、91)・・・シリコンナイトラ
イド(Si3N*)膜、10・・・バイポーラトランジ
スタ、11・・・Pチャネル型のMISFET(MOS
FET)、12・・・Nチャネル型のMI SFET(
MOSFET) 、13−・・P型ベース領域、14・
・・エミッタ領域、15・・・N型コレクタコンタクト
部、16・・・ポリシリコン層、17.18・・・P+
型ソース、ドレイン層、19.20・・・N1型ソース
、ドレイン層、21.22・・・ゲート電極、21a、
22a・・・ポリシリコン層、211)、22b・・・
モリブデンシリサイド層。 第1頁の続き 0発 明 者 荻 上 勝 己 小平市上水本町発セン
タ内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1の導電型の半導体基板の一面にそれと逆導電型
    の第2の導電型のエピタキシャル成長半導体層を有し、
    この半導体層中にバイポーラトランジスタと相補型の絶
    縁ゲート電界効果トランジスタ(以下、MISFETと
    いう)とが形成された半導体集積回路装置において、前
    記バイポーラトランジスタを形成する領域と前記相補型
    のMISFETを形成する領域との境界部分、ならびに
    第1のチャネル型のMISFETを形成する第2の導電
    型のウェル領域と第2のチャネル型のMISFETを形
    成する第1の導電型のウェル領域との境界部分にそれぞ
    れ絶縁物分離領域が形成されており、この絶縁物分離領
    域は、前記エピタキシャル成長半導体層を貫き前記半導
    体基板に達するような深さをもつ溝と、その溝を埋める
    絶縁物と゛からなることを特徴とする半導体集積回路装
    置。 2、前記エピタキシャル成長半導体層は、厚さ1〜2μ
    m程度である特許請求の範囲第1項に記載の半導体集積
    回路装置。 3、第1の導電型の半導体基板の一面にそれと逆導電型
    の第2の導電型のエピタキシャル成長半導体層を有し、
    この半導体層中にバイポーラトランジスタと相補型のM
    ISFETとが形成された半導体集積回路装置において
    、前記バイポーラトランジスタを形成する領域と前記相
    補型のMISFETを形成する領域との境界部分、なら
    びに第1のチャネル型のM I S FETを形成する
    第2の導電型のウェル領域と第2のチャネル型のMIS
    FETを形成する第1の導電型のウェル領域との境界部
    分にそれぞれ絶縁物分離領域が形成されており、この絶
    縁物分離領域は、前記エピタキシャル成長半導体層を貫
    き前記半導体基板に達するような深さをもつ溝と、その
    溝を埋める絶縁物とからなり、さらに、前記半導体基板
    と前記エピタキシャル成長半導体層との界面部分のうち
    、前記バイポーラトランジスタを形成する領域および前
    記第1のチャネル型のMISFETを形成する第2の導
    電型のウェル領域の部分に、前記エピタキシャル成長半
    導体層よりも′高濃度な第2の導電型の不純物半導体領
    域を有することおよび、前記第2のチャネル型のMIS
    FE’Tを形成する第1の導電型のウェル領域の部分に
    、前記エピタキシャル成長半導体層よりも高濃度な第1
    の導電型の不純物半導体領域を有することを特徴とする
    半導体集積回路装置。
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JPH0622274B2 (ja) 1994-03-23

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